高压换热器用2.25Cr-1Mo钢焊接工艺的研究

摘要

高压换热器是工作在高压下的用以完成各种不同传热过程的设备，被广泛用于化工、冶金、轻工等工业领域的通用设备，而且是加氢裂化装置的核心设备之一，在 10～25MPa 高压、400～480℃高温、临氢及硫化氢等苛刻条件下工作，其设备质量直接决定整个加氢裂化装置的运行状况。 作为加氢裂化装置核心设备的高压换热器，近年来，随着石油化学工业的迅速发展，对高压换热器的强度和韧性等综合机械性能的要求也越来越苛刻，为满足这种要求，高压换热器的设备制造也在不断地精细化。一般情况下，高温、高压工况下采用 2.25Cr-1Mo材质制作高压换热器，而 2.25Cr-1Mo 钢材的焊接工艺性很差，为制造出合格的2.25Cr-1Mo 钢的高压换热器，应重点对 2.25Cr-1Mo 钢高压换热器的焊接工艺及焊接工艺参数进行研究。 高压换热器所用的材料选择能耐高温的耐热钢2.25C-1Mo，同时为防止氢腐蚀，容器内表面还须堆焊E309L、E347L两层不锈钢。并且设备内介质压力高，需选择厚壁板。所以设备主体焊缝必须采用焊接效率高的埋弧自动焊，而容器内表面堆焊则需采用效率高的带极堆焊，位置不易达到的采用手工电弧堆焊。主要工作包括： (1) 详细分析手工电弧焊工艺及其工艺参数，认真探讨埋弧自动焊工艺及其工艺参数，同时避免由于各种原因产生的缺陷。 (2) 从焊接热循环、热应力等方面进行分析，研究影响压力容器质量的焊接因素；通过焊缝加强高、角变形的产生等方面研究，阐述焊接对压力容器产品质量的影响。 (3) 通过2.25Cr-1Mo低合金耐热钢焊接接头的理论研究，通过控制焊材中的Cr、Ni、S、P的含量，施焊过程中的焊接电流、预热温度、以及焊后后热消氢，通过实验得出检验结果，2.25Cr-1Mo钢焊接接头抗回火脆化性能很好，其焊缝及热影响区的回火脆化度很小，满足图纸的技术条件要求，显示出2.25Cr-1Mo钢焊缝金属具有优越的高温性能，其高温性能远高于母材的性能。 (4) 通过.25Cr-1Mo低合金耐热钢内表面堆焊材料的选择及堆焊方法分析，对大面积带极不锈钢堆焊工艺进行了研究探讨，需选择合理输送焊丝速度、堆焊层的厚度等因素进行分析论证，按研究工艺进行实际施焊取得了令人满意的效果，既保证要铁素体含量及化学成分的要求，又满足了无损检测的要求，对其它锻件进行检查结果同样合格，验证该工艺研究具有可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文研究工作的背景

1.2高压换热器的国内外现状

1.3研究内容

第二章高压换热器的基本概况

2.1高压换热器的基本结构

2.2材料的性能

第三章压力容器制造过程中的焊接方法

3.1手工电弧焊

3.1.1焊接设备

3.1.2焊条

3.1.3手工电弧焊工艺

3.1.4手工电弧焊常见焊接缺陷产生原因及防止办法

3.2埋弧自动焊

3.2.1埋弧焊的实质及其应用

3.2.2埋弧自动焊焊机工作原理

3.2.3焊丝与焊剂

3.2.4埋弧自动焊工艺

3.2.5埋弧自动焊常见焊接缺陷产生原因及防止方法

第四章焊接对压力容器产品质量的影响

4.1焊接对压力容器结构质量的影晌

4.1.1焊接热循环的影响

4.1.2焊接热应力的影响

4.1.3焊接接头区硬度的变化

4.1.4焊接接头区冲击韧性的变化

4.1.5焊接接头区金相组织的变化

4.2焊接工艺对压力容器结构的影晌

4.2.1焊缝加强高过大

4.2.2角变形的产生

4.2.3错边量的出现

4.2.4咬边的产生

4.3压力容器结构焊接的质量控制

4.3.1焊接质量控制四要素

4.3.2设计因素对焊接质量控制的影响

4.3.3材质因素对焊接质量控制的影响

4.3.4工艺因素对焊接质量控制的影响

4.3.5检验因素对焊接质量控制的影响

4.4关于压力容器结构中的裂纹分析

4.4.1.压力容器的热裂纹

4.4.2.压力容器中的冷裂纹

第五章2.25Cr-1Mo钢可焊性研究

5.1金属材料的可焊性

5.2钢材可焊性的评定

5.2.1碳当量计算法

5.2.2冷裂纹敏感指数

5.3耐热钢的焊接特性

5.3.1低合金耐热钢焊接接头性能的基本要求

5.3.2 Cr-Mo低合金耐热钢的焊接特点

5.3.3低合金耐热钢焊接接头应注意的性能

5.4 2.25Cr-1Mo钢可焊性的工艺试验研究

5.4.1评定的工艺参数

5.4.2材料

5.4.3焊接工艺试验

5.4.4试板力学性能试验

5.4.5实际焊接效果举例

5.5本节小结

第六章2.25Cr-1Mo钢堆焊的研究

6.1堆焊材料的选择

6.2堆焊方法

6.3焊条电弧焊堆焊

6.3.1第一层熔合比及化学成分

6.3.2堆焊时的注意事项

6.3.3手工堆焊工艺评定

6.4带极堆焊

6.4.1第一层堆焊时的注意事项

6.4.2堆焊工艺参数的影响

6.4.3铁素体含量的控制

6.4.4带极堆焊工艺评定

6.5堆焊在换热器上的应用

6.5.1带极堆焊在堆焊筒体、封头及管板上应用

6.5.2手工电弧堆焊在堆焊接管、返修的应用

6.6.小结

第七章结论

7.1结论

7.2对进一步研究方向的讨论

参考文献

致谢